[发明专利]具有特定红外吸收特征的负载型钯催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及负载型钯催化剂及其制备方法。

背景技术

负载型钯(Pd)催化剂在工业上广泛应用于加氢、脱氢、氧化、分解等反应中，如Pd/Al₂O₃和Pd/SiO₂用于气相法生产醋酸乙烯、Pd/分子筛用于加氢裂化过程生产汽油及其他燃料、Pd/Al₂O₃用于烯烃、裂解汽油中炔烃和二烯烃的选择性加氢和过氧化氢的制备，Pd/C用于苯酚氢化制环己酮、脂肪酸及油脂加氢等等。负载型钯催化剂还用于高纯气体制备、燃料电池电极、医药生产及废气净化等方面。

在实际应用中，通常要求负载型Pd催化剂对于特定反应具有高的选择性。Pd的选择性与Pd的暴露位点的种类直接相关，采用特定的制备方法来控制Pd位点的晶面形态，可以改善催化剂的性能。如在日本专利JP2000202287中，以二硝基二氨合钯的硝酸溶液为Pd前体，使之与载体结合后，通过直接还原或者通过热处理后还原的方法来调控金属钯的物理特性。对于Pd/Al₂O₃催化剂，当Pd的比表面积在1～150m²/g范围内时，钯的晶面为(100)和(110)；当Pd的比表面积在150～350m²/g范围内时，钯的晶面为(111)。美国专利US 20060243641提供了一种重整催化剂，其表面至少50％的原子为(110)晶体结构，特定的金属晶体结构是通过在制备过程中加入聚丙烯酸等控制剂来获得的。美国专利US 6746597提供了一种负载型贵金属催化剂，其包含的多聚羧酸等金属有机螯合剂可使金属粒子主要以(111)晶相存在。

以上文献只是宽泛的给出了催化剂的晶面特征，并未对贵金属的晶形比例进行限定。此外，催化剂贵金属表面对反应物的吸附能力是影响其活性和选择性的重要因素，因此有必要以催化剂的某种通用分析结果为特征，提供一种具有特定金属位点形态和反应性能的负载型Pd催化剂。并且在现有文献中，由于制备过程中需包含特定的Pd前体或晶形控制剂，催化剂的组成变得复杂，制备过程也更加繁琐，需要提供一种用于该催化剂的简单易行的制备方法。

发明内容

为了更精确而有效地给出什么样的贵金属催化剂具有更好的催化性能，发明人深入详细地研究了贵金属钯催化剂影响催化性能的本质因素，结果表明用红外分析表征数据可以更好地限定出优良的催化剂。

本发明的目的在于提供一种负载型Pd催化剂。

具体地，本发明的负载型钯催化剂，包含载体、钯和可选的改性组分，其特征在于所述催化剂在40℃下测试的一氧化碳吸附原位红外光谱图中，1930～1990cm^-1处桥式吸收峰与1870～1930cm^-1处桥式吸收峰的面积之比小于0.2。

优选地，所述催化剂在40℃下测试的一氧化碳吸附原位红外光谱图中，1930～1990cm^-1处桥式吸收峰与1870～1930cm^-1处桥式吸收峰的面积之比小于0.15。

更优选所述催化剂在40℃下吸附一氧化碳后，改用氮气吹扫0分钟时测得的原位红外光谱图中1870～1930cm^-1处吸收峰的峰高与改用氮气吹扫15分钟时测得的原位红外光谱图中1800～1900cm^-1处吸收峰的峰高之比小于5，优选小于2。

催化剂的一氧化碳吸附红外光谱图采用以下方法测得：

a)将粉末态的催化剂样品置于氢气气流中升温至300℃；升温速率为20℃/min，氢气流量为10ml/min；

b)在氢气气流中于300℃下保温2小时，然后降温至40℃；降温速率为20℃/min，氢气流量为10ml/min；

c)保持温度为40℃，通入氮气气流吹扫30分钟，氮气流量为5ml/min；

d)保持温度为40℃，通入一氧化碳-氩气混合气(一氧化碳的摩尔含量为1％)，吸附30分钟，混合气体流量为5ml/min；

e)保持温度为40℃，改用氮气吹扫，同时立刻测定样品的一氧化碳吸附原位红外光谱图；

f)保持氮气流量为5ml/min，在氮气吹扫9min、15min、24min时分别记录样品的原位红外光谱图。